一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白致敏原含量分析方法、系统、装置及介质

本发明属于食品检测，具体涉及一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法、系统、装置及介质。

背景技术：

1、牛奶过敏是最常见的婴幼儿食物过敏性疾病之一，发病率约为10%~40%，可引发严重过敏反应。β-乳球蛋白‌是牛乳中的主要致敏蛋白，约82%的牛奶过敏患者对其敏感。婴幼儿配方米粉是婴幼儿辅食阶段的核心食品，生产过程中易发生β-乳球蛋白‌交叉污染，而婴幼儿免疫系统尚未发育成熟，摄入微量致敏原即可诱发过敏。目前食物过敏尚无有效根治手段，仅能通过严格规避过敏原防控，因此实现婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌含量的准确检测具有重要意义。

2、传统β-乳球蛋白‌检测技术如液相色谱-质谱联用法、酶联免疫吸附法等，虽灵敏度较高、定性定量能力较强，但存在样品前处理繁琐、检测耗时长、依赖大型昂贵设备、抗体制备周期长且稳定性差等问题。同时婴幼儿配方米粉基质组成复杂，淀粉、维生素、矿物质等组分易产生基质干扰，进一步降低检测效率与结果可靠性，难以满足批量样品快速筛查与现场检测的需求。

3、拉曼光谱技术作为一种快速无损检测技术，无需复杂前处理、检测周期短，在食品过敏原筛查领域具备显著应用优势。但单一拉曼光谱检测在复杂基质环境下易受噪声与杂峰干扰，对微量β-乳球蛋白‌的定量评价精度不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法、系统、装置及介质，实现婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白致敏原的快速、准确定量分析。

2、本发明提供了如下的技术方案：

3、第一方面，提供一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法，包括：获取待测婴幼儿配方米粉的拉曼光谱数据；

4、对所述待测婴幼儿配方米粉的拉曼光谱数据进行预处理，得到待测婴幼儿配方米粉的光谱数据矩阵；

5、将所述待测婴幼儿配方米粉的光谱数据矩阵输入预先训练好的β-乳球蛋白含量预测模型中，得到待测婴幼儿配方米粉的β-乳球蛋白含量预测值；

6、其中，所述β-乳球蛋白含量检测模型的训练过程包括：

7、将预先获取的婴幼儿配方米粉样品集及其对应的光谱数据矩阵划分为训练集和验证集；其中，婴幼儿配方米粉样品集包括不同β-乳球蛋白含量的婴幼儿配方米粉；

8、通过训练集对β-乳球蛋白含量检测模型进行拟合训练，以验证集决定系数最大为优化目标，得到训练好的β-乳球蛋白含量检测模型。

9、作为本发明的一种可选的技术方案，所述待测婴幼儿配方米粉的拉曼光谱数据包括拉曼位移、光谱强度。

10、作为本发明的一种可选的技术方案，所述对所述待测婴幼儿配方米粉的拉曼光谱数据进行预处理，得到待测婴幼儿配方米粉的光谱数据矩阵，包括：

11、以待测婴幼儿配方米粉的拉曼位移为行向量，以拉曼位移对应的光谱强度为列变量，构建原始拉曼光谱数据矩阵；

12、采用最大池化窗函数对原始数据矩阵进行降采样处理，得到降采样光谱矩阵；

13、对降采样光谱矩阵进行基线校正处理，得到待测婴幼儿配方米粉的光谱数据矩阵。

14、作为本发明的一种可选的技术方案，所述β-乳球蛋白含量检测模型采用高斯加权k近邻回归模型。

15、作为本发明的一种可选的技术方案，所述将预先获取的婴幼儿配方米粉样品集及其对应的光谱数据矩阵划分为训练集和验证集，包括：

16、对婴幼儿配方米粉样品集按照不同β-乳球蛋白含量做分层处理后，基于光谱空间欧氏距离选取代表性样本，分别得到训练集和验证集，在训练集和验证集中，各β-乳球蛋白含量的样本占比和婴幼儿配方米粉样品集一致。

17、作为本发明的一种可选的技术方案，所述通过训练集对β-乳球蛋白含量检测模型进行拟合训练，以验证集决定系数最大为优化目标，得到训练好的β-乳球蛋白含量检测模型，包括：

18、通过训练集对β-乳球蛋白含量检测模型进行拟合训练，以验证集决定系数最大为优化目标，通过网格搜索法对高斯加权k近邻回归模型超参数进行遍历寻优，确定高斯加权k近邻回归模型的最优近邻数与最优高斯核宽度。

19、第二方面，提供一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析系统，包括：数据获取模块，用于获取待测婴幼儿配方米粉的拉曼光谱数据；

20、预处理模块，用于对所述待测婴幼儿配方米粉的拉曼光谱数据进行预处理，得到待测婴幼儿配方米粉的光谱数据矩阵；

21、预测模块，用于将所述待测婴幼儿配方米粉的光谱数据矩阵输入预先训练好的β-乳球蛋白含量预测模型中，得到待测婴幼儿配方米粉的β-乳球蛋白含量预测值；

22、其中，所述β-乳球蛋白含量检测模型的训练过程包括：

23、将预先获取的婴幼儿配方米粉样品集及其对应的光谱数据矩阵划分为训练集和验证集；其中，婴幼儿配方米粉样品集包括不同β-乳球蛋白含量的婴幼儿配方米粉；

24、通过训练集对β-乳球蛋白含量检测模型进行拟合训练，以验证集决定系数最大为优化目标，得到训练好的β-乳球蛋白含量检测模型。

25、第三方面，提供一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析装置，包括处理器及介质；所述存储介质用于存储指令；所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行第一方面所述婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法的步骤。

26、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法的步骤。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

28、本发明提供的一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法，通过将拉曼光谱技术与高斯加权k近邻回归分析相结合，能够突破传统检测方法的局限，实现婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白致敏原的快速、准确定量分析。

1.一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法，其特征在于，所述待测婴幼儿配方米粉的拉曼光谱数据包括拉曼位移、光谱强度。

3.根据权利要求2所述的婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法，其特征在于，所述对所述待测婴幼儿配方米粉的拉曼光谱数据进行预处理，得到待测婴幼儿配方米粉的光谱数据矩阵，包括：

4.根据权利要求1所述的婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法，其特征在于，所述β-乳球蛋白含量检测模型采用高斯加权k近邻回归模型。

5.根据权利要求1所述的婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法，其特征在于，所述将预先获取的婴幼儿配方米粉样品集及其对应的光谱数据矩阵划分为训练集和验证集，包括：

6.根据权利要求4所述的婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法，其特征在于，所述通过训练集对β-乳球蛋白含量检测模型进行拟合训练，以验证集决定系数最大为优化目标，得到训练好的β-乳球蛋白含量检测模型，包括：

7.一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析系统，其特征在于，包括：

8.一种婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析装置，其特征在于，包括处理器及介质；

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述婴幼儿配方米粉中β-乳球蛋白‌致敏原含量分析方法的步骤。